一种通信链路规划方法及系统与流程

本发明涉及卫星通信技术领域，具体涉及一种通信链路规划方法及系统。

背景技术：

随着现代飞行技术的发展，高超音速、长航时的飞行器各项技术也日渐成熟，并已成为必然的未来发展趋势。该特性的飞行器具有远程、高速和高机动的特点，因此具有很大的发展潜力和应用前景。但由于其飞行过程的复杂性，任务规划的灵活性和复杂性，如何有效地传输器飞行信息，并对其进行链路规划就显得尤为重要了。

目前国内外采用的链路规划方法是通过三类方式实现的：一种是地基通信网络建立链路；一种是空基通信网络建立链路；另一种是海基通信网络建立链路。这三种方式都仅限于小面积的飞行区域进行规划，对于长航程飞行并不适用。同时，传统的链路规划方法是通过数学模型的计算，比较飞行器与天线波束指向及位置的信息来进行，不仅耗费大量资源，计算结果也往往差强人意。

技术实现要素：

本发明实施例的目的在于提供一种通信链路规划方法及系统，能够提高飞行器链路规划的精度。

为实现上述目的，本发明实施例一方面提供一种通信链路规划方法，所述方法包括：设置地面站的参数信息并确定预设飞行器的配置参数；为所述预设飞行器设置天线的位置以及天线的指向；确定与所述预设飞行器进行通信的至少一种卫星，并确定所述至少一种卫星与所述预设飞行器之间的通信模式；设置所述地面站、所述预设飞行器以及所述至少一种卫星之间的通信链路参数，并计算各个通信时段所述预设飞行器与各个卫星之间的链路余量；根据计算的链路余量，对所述预设飞行器进行链路规划。

进一步地，所述参数信息包括所述地面站所处位置的经度、纬度以及高度；所述配置参数包括所述预设飞行器的航迹信息和姿态信息。

进一步地，为所述预设飞行器设置天线的位置以及天线的指向具体包括：在所述预设飞行器上设置位置坐标，并在所述位置坐标处设置天线；为所述天线设置方位角和俯仰角，以确定所述天线的指向。

进一步地，所述通信模式包括单模通信或多模通信，其中，当所述通信模式为单模通信时，所述预设飞行器仅与一种卫星进行通信；当所述通信模式为多模通信时，所述预设飞行器可与至少一种卫星进行通信。

进一步地，所述通信链路参数包括有效全向辐射功率、接收机品质因数、信号发射频率、信号发射速率或是天线方向性图中的至少一种。

进一步地，根据计算的链路余量，对所述预设飞行器进行链路规划具体包括：从各个卫星中筛选出链路余量值最大的卫星，并通过筛选出的卫星对所述预设飞行器建立通信链路。

进一步地，所述方法还包括：显示链路规划后的地面主控界面、二维地图界面、卫星资源态势界面、当前飞行器通信链路界面、当前飞行器视角界面以及飞行器动态参数界面。

进一步地，所述地面主控界面中包括飞行器链路规划结果、飞行器切换按键、飞行器控制指令按键、飞行器天线状态界面和实时参数界面；其中，所述飞行器链路规划结果包括通信时段、该通信时段的通信卫星以及该通信时段的卫星覆盖率；所述飞行器切换按键用于当存在多架飞行器进行链路规划时，查看其中任意一种飞行器的路径规划结果；所述飞行器控制指令按键用于在飞行器的飞行过程中，向飞行器下达控制指令；还用于选择新的航迹替换现有的计算得到的航迹；所述飞行器天线状态界面包括飞行器在飞行过程中接收天线的状态、参数变量；所述实时参数界面用于显示当前飞行器各个时刻的通信对象、通信参数以及链路余量。

进一步地，所述二维地图界面中包括地面站位置、飞行器运行位置、卫星星下点轨迹以及所述链路规划结果。

为实现上述目的，本申请另一方面还提供一种通信链路规划系统，所述系统包括：参数设定单元，用于设置地面站的参数信息并确定预设飞行器的配置参数；天线设置单元，用于为所述预设飞行器设置天线的位置以及天线的指向；卫星确定单元，用于确定与所述预设飞行器进行通信的至少一种卫星，并确定所述至少一种卫星与所述预设飞行器之间的通信模式；链路余量计算单元，用于设置所述地面站、所述预设飞行器以及所述至少一种卫星之间的通信链路参数，并计算各个通信时段所述预设飞行器与各个卫星之间的链路余量；链路规划单元，用于根据计算的链路余量，对所述预设飞行器进行链路规划。

采用上述技术方案，本发明至少可取得下述技术效果：

本发明可以基于至少一种卫星的资源对飞行器的链路进行规划，并且可以结合不同的通信模式来进行链路规划，从而提高了链路规划的精度。此外，本发明可以将链路规划的结果通过地面主控界面、二维地图界面等显示出来，从而能够实时监控飞行器的飞行状态以及链路规划的情况，便于保持飞行器运行的稳定性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据本发明实施例的内容和这些附图获得其他的附图。

图1是本实施例所述的通信链路规划方法流程图；

图2是本实施例所述的通信链路规划方法示意图；

图3是本实施例所述的通信链路规划系统的结构示意图。

贯穿附图，应该注意的是，相似的标号用于描绘相同或相似的元件、特征和结构。

具体实施方式

提供以下参照附图的描述来帮助全面理解由权利要求及其等同物限定的本公开的各种实施例。以下描述包括帮助理解的各种具体细节，但是这些细节将被视为仅是示例性的。因此，本领域普通技术人员将认识到，在不脱离本公开的范围和精神的情况下，可对本文所述的各种实施例进行各种改变和修改。另外，为了清晰和简洁，公知功能和构造的描述可被省略。

以下描述和权利要求书中所使用的术语和词汇不限于文献含义，而是仅由发明人用来使本公开能够被清晰和一致地理解。因此，对于本领域技术人员而言应该明显的是，提供以下对本公开的各种实施例的描述仅是为了示例性目的，而非限制由所附权利要求及其等同物限定的本公开的目的。

应该理解，除非上下文明确另外指示，否则单数形式也包括复数指代。因此，例如，对“组件表面”的引用包括对一种或更多个这样的表面的引用。

本申请实施方式提供一种通信链路规划方法。请参阅图1和图2，所述方法可以包括以下步骤。

S1：设置地面站的参数信息并确定预设飞行器的配置参数。

在本实施方式中，可以预先配置链路规划结果的存储路径，以便后续进行查看。在本实施方式中，可以设置地面站所在位置的经度、纬度和高度。并且可以配置飞行器的航迹信息和姿态信息。飞行器航迹信息和姿态信息中会对其起飞时间、飞行过程进行描述。

S2：为所述预设飞行器设置天线的位置以及天线的指向。

在本实施方式中，可以在所述预设飞行器上设置位置坐标，所述位置坐标可以是三维坐标，并在所述位置坐标处设置天线。在设置了天线之后，可以为所述天线设置方位角和俯仰角，以确定所述天线的指向。

S3：确定与所述预设飞行器进行通信的至少一种卫星，并确定所述至少一种卫星与所述预设飞行器之间的通信模式。

在本实施方式中，可以选择与预设飞行器可通信的卫星，包括北斗卫星，中继卫星和其它天基资源三种。所述通信模式可以包括单模通信和多模通信两种，其中，多模通信可选择三种卫星中的任意组合进行通信，单模通信仅能选择其中一种卫星进行通信。

S4：设置所述地面站、所述预设飞行器以及所述至少一种卫星之间的通信链路参数，并计算各个通信时段所述预设飞行器与各个卫星之间的链路余量。

在本实施方式中，设置的通信链路参数可以包括前向链路参数和反向链路参数。所述前向链路参数和反向链路参数中均可以包括有效全向辐射功率(Effective Isotropic Radiated Power，EIRP)、接收机品质因数(G/T值)、信号发射频率、信号发射速率或是天线方向性图中的至少一种。在设定了上述各个参数之后，便可以开始计算各个通信时段所述预设飞行器与各个卫星之间的链路余量。具体地。可以采用STK(Satellite Toolkit)软件来计算所述链路余量。

S5：根据计算的链路余量，对所述预设飞行器进行链路规划。

在本实施方式中，可以比较各个通信时段飞行器与卫星之间的链路余量，从各个卫星中筛选出链路余量值最大的卫星，并通过筛选出的卫星对所述预设飞行器进行链路规划，这样可以保证最优的链路规划结果。

在本实施方式中，在计算得到链路规划结果后，可以展示该链路规划结果。具体地，可以显示链路规划后的地面主控界面、二维地图界面、卫星资源态势界面、当前飞行器通信链路界面、当前飞行器视角界面以及飞行器动态参数界面。

其中，所述飞行器链路规划结果包括通信时段、该通信时段的通信卫星以及该通信时段的卫星覆盖率。

所述飞行器切换按键用于当存在多架飞行器进行链路规划时，查看其中任意一种飞行器的路径规划结果。

所述飞行器控制指令按键用于在飞行器的飞行过程中，向飞行器下达控制指令；还用于选择新的航迹替换现有链路规划使用的航迹。

所述飞行器天线状态界面包括飞行器在飞行过程中接收天线的状态、参数变量。

所述实时参数界面用于显示当前飞行器各个时刻的通信对象、通信参数以及链路余量。

所述二维地图界面中包括地面站位置、飞行器运行位置以及卫星星下点轨迹。

此外，在本实施方式中，可在卫星资源态势界面中查看当前飞行器、地面站可通信的卫星资源有哪些。同时，也可查看能星间接力和链路切换的卫星。

在本实施方式中，当前飞行器视角界面中可以查看切换到得飞行器在飞行过程中的航程和姿态变化。

在本实施方式中，飞行器动态参数界面可以显示为当前切换到的飞行器的地面指令接收状态、飞行器飞行状态、飞行器运动参数动态显示和飞行器天线参数动态显示四个方面。其中，在地面指令接收状态中查看地面主控界面发出的飞行器控制命令；在飞行器飞行状态显示中可查看飞行时间、当前经、纬度、高度等参数；在飞行器运动参数动态显示中可以查看飞行器的方位、俯仰和偏航角等动力学参数的动态显示；在飞行器天线参数动态显示中可以查看供电电压等参数显示。

请参阅图3，本申请实施方式还提供一种通信链路规划系统。所述系统包括：

参数设定单元100，用于设置地面站的参数信息并确定预设飞行器的配置参数；

天线设置单元200，用于为所述预设飞行器设置天线的位置以及天线的指向；

卫星确定单元300，用于确定与所述预设飞行器进行通信的至少一种卫星，并确定所述至少一种卫星与所述预设飞行器之间的通信模式；

链路余量计算单元400，用于设置所述地面站、所述预设飞行器以及所述至少一种卫星之间的通信链路参数，并计算各个通信时段所述预设飞行器与各个卫星之间的链路余量；

链路规划单元500，用于根据计算的链路余量，对所述预设飞行器进行链路规划。

由上可见，本发明可以基于至少一种卫星的资源对飞行器的链路进行规划，并且可以结合不同的通信模式来进行链路规划，从而提高了链路规划的精度。此外，本发明可以将链路规划的结果通过地面主控界面、二维地图界面等显示出来，从而能够实时监控飞行器的飞行状态以及链路规划的情况，便于保持飞行器运行的稳定性。

应该注意的是，如上所述的本公开的各种实施例通常在一定程度上涉及输入数据的处理和输出数据的生成。此输入数据处理和输出数据生成可在硬件或者与硬件结合的软件中实现。例如，可在移动装置或者相似或相关的电路中采用特定电子组件以用于实现与如上所述本公开的各种实施例关联的功能。另选地，依据所存储的指令来操作的一种或更多个处理器可实现与如上所述本公开的各种实施例关联的功能。如果是这样，则这些指令可被存储在一种或更多个非暂时性处理器可读介质上，这是在本公开的范围内。处理器可读介质的示例包括只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、CD-ROM、磁带、软盘和光学数据存储装置。另外，用于实现本公开的功能计算机程序、指令和指令段可由本公开所属领域的程序员容易地解释。

本说明书中的各个实施方式均采用递进的方式描述，各个实施方式之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施方式重点说明的都是与其他实施方式的不同之处。

尽管已参照本公开的各种实施例示出并描述了本公开，但是本领域技术人员将理解，在不脱离由所附权利要求及其等同物限定的本公开的精神和范围的情况下，可对其进行形式和细节上的各种改变。